சென்சார் ஒருங்கிணைப்பு: அனலாக்-டு-டிஜிட்டல் மாற்றத்தைப் புரிந்துகொள்ளுதல்

பெருகிய முறையில் ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட உலகில், நமது சூழலில் இருந்து தரவைச் சேகரித்து அதைச் செயல்படுத்தக்கூடிய நுண்ணறிவுகளாக மாற்றுவதில் சென்சார்கள் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. சுற்றுச்சூழல் கண்காணிப்பு மற்றும் தொழில்துறை ஆட்டோமேஷன் முதல் சுகாதாரம் மற்றும் நுகர்வோர் மின்னணுவியல் வரை, எண்ணற்ற பயன்பாடுகளின் கண்கள் மற்றும் காதுகளாக சென்சார்கள் உள்ளன. இருப்பினும், நிஜ உலக சிக்னல்களில் பெரும்பாலானவை அனலாக் தன்மையைக் கொண்டவை, அதேசமயம் நவீன டிஜிட்டல் அமைப்புகளுக்கு டிஜிட்டல் வடிவத்தில் தரவு தேவைப்படுகிறது. இங்குதான் அனலாக்-டு-டிஜிட்டல் மாற்றுதல் (ADC) அவசியமாகிறது.

அனலாக்-டு-டிஜிட்டல் மாற்றுதல் (ADC) என்றால் என்ன?

அனலாக்-டு-டிஜிட்டல் மாற்றுதல் (ADC) என்பது ஒரு தொடர்ச்சியான அனலாக் சிக்னலை (வோல்டேஜ், மின்னோட்டம், அழுத்தம், வெப்பநிலை போன்றவை) ஒரு தனித்த டிஜிட்டல் வடிவமாக மாற்றும் செயல்முறையாகும். இந்த டிஜிட்டல் வடிவத்தை மைக்ரோகண்ட்ரோலர்கள், மைக்ரோபிராசசர்கள் மற்றும் கணினிகள் போன்ற டிஜிட்டல் அமைப்புகளால் செயலாக்கலாம், சேமிக்கலாம் மற்றும் அனுப்பலாம். ADC ஆனது அனலாக் உலகத்திற்கும் டிஜிட்டல் உலகத்திற்கும் இடையில் ஒரு பாலமாக செயல்படுகிறது, நிஜ உலகத் தரவுகளில் டிஜிட்டல் செயலாக்கத்தின் ஆற்றலைப் பயன்படுத்த நமக்கு உதவுகிறது.

ஏன் ADC அவசியம்?

அனலாக் மற்றும் டிஜிட்டல் சிக்னல்களுக்கு இடையேயான அடிப்படை வேறுபாட்டிலிருந்து ADC-யின் தேவை எழுகிறது:

• அனலாக் சிக்னல்கள்: நேரம் மற்றும் வீச்சு இரண்டிலும் தொடர்ச்சியானவை. அவை ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பிற்குள் எந்த மதிப்பையும் எடுக்கலாம். ஒரு அறையின் மென்மையாக மாறும் வெப்பநிலை அல்லது ஒரு மைக்ரோஃபோன் சிக்னலின் தொடர்ந்து மாறும் வோல்டேஜை நினைத்துப் பாருங்கள்.
• டிஜிட்டல் சிக்னல்கள்: நேரம் மற்றும் வீச்சு இரண்டிலும் தனித்தனியானவை. அவை பொதுவாக பைனரி இலக்கங்களால் (பிட்கள்) குறிக்கப்படும் வரையறுக்கப்பட்ட எண்ணிக்கையிலான மதிப்புகளை மட்டுமே எடுக்க முடியும். ஒரு நெட்வொர்க்கில் அனுப்பப்படும் பைனரி தரவு அல்லது ஒரு கணினியின் நினைவகத்தில் சேமிக்கப்பட்ட தரவு ஆகியவை இதற்கு எடுத்துக்காட்டுகள்.

டிஜிட்டல் அமைப்புகள் டிஜிட்டல் சிக்னல்களை திறமையாகவும் நம்பகத்தன்மையுடனும் செயலாக்க வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. அவை போன்ற நன்மைகளை வழங்குகின்றன:

• இரைச்சல் எதிர்ப்பு: அனலாக் சிக்னல்களை விட டிஜிட்டல் சிக்னல்கள் இரைச்சல் மற்றும் குறுக்கீடுகளால் குறைவாக பாதிக்கப்படுகின்றன.
• தரவு சேமிப்பு மற்றும் செயலாக்கம்: டிஜிட்டல் தரவை டிஜிட்டல் கணினிகள் மற்றும் அல்காரிதம்களைப் பயன்படுத்தி எளிதாக சேமிக்கலாம், செயலாக்கலாம் மற்றும் கையாளலாம்.
• தரவு பரிமாற்றம்: டிஜிட்டல் தரவை குறைந்தபட்ச சிக்னல் சிதைவுடன் நீண்ட தூரத்திற்கு அனுப்பலாம்.

எனவே, நிஜ உலக அனலாக் சிக்னல்களுடன் டிஜிட்டல் அமைப்புகளின் நன்மைகளைப் பயன்படுத்த, ADC ஒரு முக்கியமான இடைநிலை படியாகும்.

ADC-யின் முக்கிய கருத்துக்கள்

ADC-களுடன் பணிபுரிய பின்வரும் கருத்துக்களைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம்:

ரெசல்யூஷன்

ரெசல்யூஷன் என்பது ஒரு ADC அதன் முழு அளவிலான உள்ளீட்டு வரம்பில் உருவாக்கக்கூடிய தனித்த மதிப்புகளின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது. இது பொதுவாக பிட்களில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு 8-பிட் ADC ஆனது 2⁸ = 256 தனித்துவமான நிலைகளைக் கொண்டுள்ளது, அதேசமயம் ஒரு 12-பிட் ADC ஆனது 2¹² = 4096 நிலைகளைக் கொண்டுள்ளது. அதிக ரெசல்யூஷன் கொண்ட ADC-கள் சிறந்த துல்லியத்தையும் அனலாக் சிக்னலின் மிகவும் துல்லியமான பிரதிநிதித்துவத்தையும் வழங்குகின்றன.

உதாரணம்: 0-5V வெளியீட்டு வரம்பைக் கொண்ட ஒரு வெப்பநிலை சென்சாரைக் கவனியுங்கள். ஒரு 8-பிட் ADC இந்த வரம்பை 256 படிகளாகப் பிரிக்கும், ஒவ்வொன்றும் தோராயமாக 19.5 mV அகலம் (5V / 256). ஒரு 12-பிட் ADC அதே வரம்பை 4096 படிகளாகப் பிரிக்கும், ஒவ்வொன்றும் தோராயமாக 1.22 mV அகலம் (5V / 4096). எனவே, 8-பிட் ADC-யை விட 12-பிட் ADC வெப்பநிலையில் சிறிய மாற்றங்களைக் கண்டறிய முடியும்.

மாதிரி விகிதம் (Sampling Rate)

மாதிரி விகிதம், மாதிரி அதிர்வெண் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, இது ஒரு வினாடிக்கு அனலாக் சிக்னலின் எத்தனை மாதிரிகள் எடுக்கப்படுகின்றன என்பதைக் குறிப்பிடுகிறது. இது ஹெர்ட்ஸ் (Hz) அல்லது வினாடிக்கு மாதிரிகள் (SPS) இல் அளவிடப்படுகிறது. நைக்விஸ்ட்-ஷானன் மாதிரி தேற்றத்தின்படி, சிக்னலை துல்லியமாக மறுகட்டமைக்க, மாதிரி விகிதம் அனலாக் சிக்னலின் மிக உயர்ந்த அதிர்வெண் கூறுகளை விட குறைந்தது இரு மடங்காவது இருக்க வேண்டும். குறைவான மாதிரி எடுப்பது (Undersampling) ஏலியாசிங்கிற்கு (aliasing) வழிவகுக்கும், அங்கு உயர் அதிர்வெண் கூறுகள் குறைந்த அதிர்வெண் கூறுகளாக தவறாகப் புரிந்துகொள்ளப்படுகின்றன.

உதாரணம்: 20 kHz (மனித செவியின் மேல் வரம்பு) வரையிலான அதிர்வெண்களைக் கொண்ட ஒரு ஆடியோ சிக்னலை நீங்கள் துல்லியமாகப் பிடிக்க விரும்பினால், உங்களுக்கு குறைந்தது 40 kHz மாதிரி விகிதம் தேவை. CD-தரமான ஆடியோ 44.1 kHz மாதிரி விகிதத்தைப் பயன்படுத்துகிறது, இது இந்தத் தேவையைப் பூர்த்தி செய்கிறது.

ரெஃபரன்ஸ் வோல்டேஜ்

ரெஃபரன்ஸ் வோல்டேஜ் ADC-யின் உள்ளீட்டு வரம்பின் மேல் வரம்பை வரையறுக்கிறது. டிஜிட்டல் வெளியீட்டுக் குறியீட்டைத் தீர்மானிக்க ADC உள்ளீட்டு வோல்டேஜை ரெஃபரன்ஸ் வோல்டேஜுடன் ஒப்பிடுகிறது. ரெஃபரன்ஸ் வோல்டேஜின் துல்லியம் மற்றும் நிலைத்தன்மை ADC-யின் துல்லியத்தை நேரடியாகப் பாதிக்கிறது. ADC-கள் உள் அல்லது வெளிப்புற ரெஃபரன்ஸ் வோல்டேஜ்களைக் கொண்டிருக்கலாம். வெளிப்புற ரெஃபரன்ஸ் வோல்டேஜ்கள் அதிக நெகிழ்வுத்தன்மையை வழங்குகின்றன மற்றும் அதிக துல்லியத்தை வழங்க முடியும்.

உதாரணம்: ஒரு ADC-க்கு 3.3V ரெஃபரன்ஸ் வோல்டேஜ் இருந்தால், மற்றும் உள்ளீட்டு வோல்டேஜ் 1.65V ஆக இருந்தால், ADC ஆனது முழு அளவிலான வரம்பில் பாதியைக் குறிக்கும் ஒரு டிஜிட்டல் குறியீட்டை வெளியிடும் (ஒரு நேரியல் ADC என்று ধরে). ரெஃபரன்ஸ் வோல்டேஜ் நிலையற்றதாக இருந்தால், உள்ளீட்டு வோல்டேஜ் நிலையானதாக இருந்தாலும் வெளியீட்டுக் குறியீடும் ஏற்ற இறக்கமாக இருக்கும்.

குவாண்டைசேஷன் பிழை

குவாண்டைசேஷன் பிழை என்பது உண்மையான அனலாக் உள்ளீட்டு வோல்டேஜிற்கும் ADC குறிக்கக்கூடிய அருகிலுள்ள டிஜிட்டல் மதிப்பிற்கும் உள்ள வேறுபாடு ஆகும். இது ADC செயல்முறையின் ஒரு உள்ளார்ந்த வரம்பாகும், ஏனெனில் தொடர்ச்சியான அனலாக் சிக்னல் வரையறுக்கப்பட்ட எண்ணிக்கையிலான தனித்த நிலைகளால் தோராயமாக்கப்படுகிறது. குவாண்டைசேஷன் பிழையின் அளவு ADC-யின் ரெசல்யூஷனுக்கு நேர்மாறான விகிதத்தில் இருக்கும். அதிக ரெசல்யூஷன் கொண்ட ADC-களில் சிறிய குவாண்டைசேஷன் பிழைகள் இருக்கும்.

உதாரணம்: 5V ரெஃபரன்ஸ் வோல்டேஜ் கொண்ட ஒரு 8-பிட் ADC-க்கு தோராயமாக 19.5 mV குவாண்டைசேஷன் படி அளவு உள்ளது. உள்ளீட்டு வோல்டேஜ் 2.505V ஆக இருந்தால், ADC ஆனது 2.490V அல்லது 2.509V (சுற்றுப்படுத்தும் முறையைப் பொறுத்து) க்கு சமமான ஒரு டிஜிட்டல் குறியீட்டை வெளியிடும். குவாண்டைசேஷன் பிழையானது உண்மையான வோல்டேஜிற்கும் (2.505V) மற்றும் குறிக்கப்பட்ட வோல்டேஜிற்கும் (2.490V அல்லது 2.509V) உள்ள வேறுபாடாக இருக்கும்.

லீனியாரிட்டி

லீனியாரிட்டி என்பது ADC-யின் பரிமாற்றச் செயல்பாடு (அனலாக் உள்ளீட்டு வோல்டேஜிற்கும் டிஜிட்டல் வெளியீட்டுக் குறியீட்டிற்கும் இடையிலான உறவு) ஒரு நேர் கோட்டுடன் எவ்வளவு நெருக்கமாகப் பொருந்துகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. நேரியல் அல்லாத தன்மை மாற்று செயல்பாட்டில் பிழைகளை அறிமுகப்படுத்தலாம். ஒருங்கிணைந்த நேரியல் அல்லாத தன்மை (INL) மற்றும் வேறுபட்ட நேரியல் அல்லாத தன்மை (DNL) உட்பட பல்வேறு வகையான நேரியல் அல்லாத தன்மைகள் உள்ளன. சிறந்த முறையில், ஒரு ADC அதன் முழு உள்ளீட்டு வரம்பிலும் துல்லியமான மாற்றத்தை உறுதி செய்ய நல்ல லீனியாரிட்டியைக் கொண்டிருக்க வேண்டும்.

ADC கட்டமைப்புகளின் வகைகள்

பல்வேறு ADC கட்டமைப்புகள் உள்ளன, ஒவ்வொன்றும் வேகம், ரெசல்யூஷன், மின் நுகர்வு மற்றும் செலவு ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் அதன் சொந்த வர்த்தகங்களைக் கொண்டுள்ளன. மிகவும் பொதுவான சில வகைகள் இங்கே:

ஃப்ளாஷ் ஏடிசி

ஃப்ளாஷ் ஏடிசி-கள் வேகமான வகை ஏடிசி ஆகும். அவை உள்ளீட்டு வோல்டேஜை தொடர்ச்சியான ரெஃபரன்ஸ் வோல்டேஜ்களுடன் ஒப்பிடுவதற்கு ஒரு தொகுதி ஒப்பீட்டாளர்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. ஒப்பீட்டாளர்களின் வெளியீடு பின்னர் ஒரு டிஜிட்டல் குறியீடாக குறியாக்கம் செய்யப்படுகிறது. ஃப்ளாஷ் ஏடிசி-கள் அதிவேக பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றவை, ஆனால் அவை அதிக மின் நுகர்வு கொண்டவை மற்றும் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த ரெசல்யூஷன்களுக்கு மட்டுப்படுத்தப்பட்டவை.

பயன்பாட்டு உதாரணம்: வீடியோ செயலாக்கம், அதிவேக தரவு சேகரிப்பு.

சக்சசிவ் அப்பிராக்சிமேஷன் ரெஜிஸ்டர் (SAR) ஏடிசி

SAR ஏடிசி-கள் மிகவும் பிரபலமான ஏடிசி கட்டமைப்புகளில் ஒன்றாகும். அவை அனலாக் உள்ளீட்டு வோல்டேஜின் டிஜிட்டல் சமமானதை தீர்மானிக்க ஒரு பைனரி தேடல் அல்காரிதத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. SAR ஏடிசி-கள் வேகம், ரெசல்யூஷன் மற்றும் மின் நுகர்வு ஆகியவற்றின் நல்ல சமநிலையை வழங்குகின்றன. அவை பல்வேறு பயன்பாடுகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

பயன்பாட்டு உதாரணம்: தரவு சேகரிப்பு அமைப்புகள், தொழில்துறை கட்டுப்பாடு, கருவியியல்.

சிக்மா-டெல்டா (ΔΣ) ஏடிசி

சிக்மா-டெல்டா ஏடிசி-கள் அதிக ரெசல்யூஷனை அடைய ஓவர் சேம்பிளிங் மற்றும் இரைச்சல் வடிவமைத்தல் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. அதிக துல்லியம் தேவைப்படும் குறைந்த அலைவரிசை பயன்பாடுகளுக்கு அவை பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. சிக்மா-டெல்டா ஏடிசி-கள் பொதுவாக ஆடியோ உபகரணங்கள் மற்றும் துல்லியமான அளவீட்டு கருவிகளில் காணப்படுகின்றன.

பயன்பாட்டு உதாரணம்: ஆடியோ பதிவு, துல்லியமான எடை அளவீடுகள், வெப்பநிலை சென்சார்கள்.

இன்டகிரேட்டிங் ஏடிசி

இன்டகிரேட்டிங் ஏடிசி-கள் அனலாக் உள்ளீட்டை ஒரு நேரக் காலத்திற்கு மாற்றுகின்றன, இது பின்னர் ஒரு கவுண்டரால் அளவிடப்படுகிறது. அவை அவற்றின் உயர் துல்லியத்திற்காக அறியப்படுகின்றன மற்றும் பெரும்பாலும் டிஜிட்டல் வோல்ட்மீட்டர்கள் மற்றும் பிற துல்லியமான அளவீட்டு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மற்ற ஏடிசி வகைகளுடன் ஒப்பிடும்போது அவை ஒப்பீட்டளவில் மெதுவானவை.

பயன்பாட்டு உதாரணம்: டிஜிட்டல் மல்டிமீட்டர்கள், பேனல் மீட்டர்கள்.

பைப்லைன் ஏடிசி

பைப்லைன் ஏடிசி-கள் ஒரு வகை மல்டிஸ்டேஜ் ஏடிசி ஆகும், இது அதிவேகத்தையும் மிதமான ரெசல்யூஷனையும் வழங்குகிறது. அவை மாற்று செயல்முறையை பல நிலைகளாகப் பிரிக்கின்றன, இது இணையான செயலாக்கத்தை அனுமதிக்கிறது. அவை பெரும்பாலும் அதிவேக தரவு சேகரிப்பு அமைப்புகள் மற்றும் தகவல் தொடர்பு அமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

பயன்பாட்டு உதாரணம்: அதிவேக தரவு சேகரிப்பு, டிஜிட்டல் ஆஸிலோஸ்கோப்புகள்.

ஒரு ADC-ஐத் தேர்ந்தெடுக்கும்போது கருத்தில் கொள்ள வேண்டிய காரணிகள்

ஒரு குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டிற்கான சரியான ADC-ஐத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கு பல காரணிகளை கவனமாகக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்:

• ரெசல்யூஷன்: விரும்பிய துல்லியம் மற்றும் அனலாக் சிக்னலின் வரம்பின் அடிப்படையில் தேவையான ரெசல்யூஷனைத் தீர்மானிக்கவும்.
• மாதிரி விகிதம்: ஏலியாசிங்கைத் தவிர்க்க, சிக்னலின் மிக உயர்ந்த அதிர்வெண் கூறுகளை விட குறைந்தது இரு மடங்கு அதிக மாதிரி விகிதத்தைத் தேர்ந்தெடுக்கவும்.
• உள்ளீட்டு வோல்டேஜ் வரம்பு: ADC-யின் உள்ளீட்டு வோல்டேஜ் வரம்பு சென்சார் அல்லது அனலாக் சிக்னல் மூலத்தின் வெளியீட்டு வரம்புடன் பொருந்துவதை உறுதிசெய்யவும்.
• மின் நுகர்வு: ADC-யின் மின் நுகர்வைக் கருத்தில் கொள்ளுங்கள், குறிப்பாக பேட்டரி மூலம் இயக்கப்படும் பயன்பாடுகளுக்கு.
• இடைமுகம்: இலக்கு அமைப்புடன் எளிதாக ஒருங்கிணைக்க SPI, I2C அல்லது இணை இடைமுகம் போன்ற பொருத்தமான டிஜிட்டல் இடைமுகத்துடன் கூடிய ADC-ஐத் தேர்ந்தெடுக்கவும்.
• செலவு: செயல்திறன் தேவைகளை பட்ஜெட் கட்டுப்பாடுகளுடன் சமநிலைப்படுத்தவும்.
• சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகள்: இயக்க வெப்பநிலை, ஈரப்பதம் மற்றும் பிற சுற்றுச்சூழல் காரணிகளைக் கருத்தில் கொள்ளுங்கள்.

சென்சார் ஒருங்கிணைப்பில் ADC-யின் நடைமுறை உதாரணங்கள்

உதாரணம் 1: வெப்பநிலை கண்காணிப்பு அமைப்பு

ஒரு வெப்பநிலை கண்காணிப்பு அமைப்பு வெப்பநிலையை அளவிட ஒரு தெர்மிஸ்டரைப் பயன்படுத்துகிறது. தெர்மிஸ்டரின் மின்தடை வெப்பநிலையுடன் மாறுகிறது, மேலும் இந்த மின்தடை ஒரு வோல்டேஜ் டிவைடர் சர்க்யூட்டைப் பயன்படுத்தி ஒரு வோல்டேஜ் சிக்னலாக மாற்றப்படுகிறது. ஒரு ADC பின்னர் இந்த வோல்டேஜ் சிக்னலை ஒரு மைக்ரோகண்ட்ரோலரால் படிக்கக்கூடிய ஒரு டிஜிட்டல் மதிப்பாக மாற்றுகிறது. மைக்ரோகண்ட்ரோலர் பின்னர் வெப்பநிலை தரவைச் செயலாக்கி அதை ஒரு திரையில் காட்டலாம் அல்லது ஒரு தொலை சேவையகத்திற்கு கம்பியில்லாமல் அனுப்பலாம்.

கருத்தில் கொள்ள வேண்டியவை:

• ரெசல்யூஷன்: துல்லியமான வெப்பநிலை அளவீடுகளுக்கு பெரும்பாலும் 12-பிட் அல்லது 16-பிட் ADC பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• மாதிரி விகிதம்: பெரும்பாலான வெப்பநிலை கண்காணிப்பு பயன்பாடுகளுக்கு ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த மாதிரி விகிதம் (எ.கா., 1 ஹெர்ட்ஸ்) போதுமானது.
• துல்லியம்: தெர்மிஸ்டரின் நேரியல் அல்லாத தன்மை மற்றும் ADC-யின் பிழைகளை ஈடுசெய்ய அளவுத்திருத்தம் அவசியம்.

உதாரணம் 2: ஒரு தொழில்துறை செயல்பாட்டில் அழுத்தம் அளவீடு

ஒரு பிரஷர் டிரான்ஸ்யூசர் அழுத்தத்தை ஒரு வோல்டேஜ் சிக்னலாக மாற்றுகிறது. ஒரு ADC இந்த வோல்டேஜ் சிக்னலை ஒரு டிஜிட்டல் மதிப்பாக மாற்றுகிறது, இது பின்னர் தொழில்துறை செயல்பாட்டில் ஒரு பம்ப் அல்லது வால்வைக் கட்டுப்படுத்தப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. நிகழ்நேர கண்காணிப்பு முக்கியமானது.

கருத்தில் கொள்ள வேண்டியவை:

• ரெசல்யூஷன்: தேவைப்படும் துல்லியத்தைப் பொறுத்து 10-பிட் அல்லது 12-பிட் ADC போதுமானதாக இருக்கலாம்.
• மாதிரி விகிதம்: டைனமிக் அழுத்த அளவீடுகளுக்கு ஒரு மிதமான மாதிரி விகிதம் (எ.கா., 100 ஹெர்ட்ஸ்) தேவைப்படலாம்.
• இடைமுகம்: மைக்ரோகண்ட்ரோலருடன் தொடர்புகொள்வதற்கு SPI அல்லது I2C இடைமுகம் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

உதாரணம் 3: ஒரு ஸ்மார்ட் லைட்டிங் அமைப்பில் ஒளி செறிவு அளவீடு

ஒரு ஃபோட்டோடியோட் அல்லது ஃபோட்டோரெசிஸ்டர் ஒளி செறிவை ஒரு மின்னோட்டம் அல்லது வோல்டேஜ் சிக்னலாக மாற்றுகிறது. இந்த சிக்னல் பெருக்கப்பட்டு பின்னர் ஒரு ADC-ஐப் பயன்படுத்தி ஒரு டிஜிட்டல் மதிப்பாக மாற்றப்படுகிறது. டிஜிட்டல் மதிப்பு அமைப்பில் உள்ள விளக்குகளின் பிரகாசத்தைக் கட்டுப்படுத்தப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

கருத்தில் கொள்ள வேண்டியவை:

• ரெசல்யூஷன்: அடிப்படை ஒளி செறிவு கட்டுப்பாட்டிற்கு 8-பிட் அல்லது 10-பிட் ADC போதுமானதாக இருக்கலாம்.
• மாதிரி விகிதம்: ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த மாதிரி விகிதம் (எ.கா., 1 ஹெர்ட்ஸ்) பொதுவாக போதுமானது.
• டைனமிக் வரம்பு: மாறுபடும் ஒளி நிலைகளுக்கு இடமளிக்க ADC பரந்த டைனமிக் வரம்பைக் கொண்டிருக்க வேண்டும்.

ADC ஒருங்கிணைப்பு நுட்பங்கள்

சென்சார் அமைப்புகளில் ADC-களை ஒருங்கிணைப்பது பல முக்கிய நுட்பங்களை உள்ளடக்கியது:

சிக்னல் கண்டிஷனிங்

சிக்னல் கண்டிஷனிங் என்பது ADC-க்கு பயன்படுத்தப்படுவதற்கு முன்பு அனலாக் சிக்னலை பெருக்குதல், வடிகட்டுதல் மற்றும் ஆஃப்செட் செய்தல் ஆகியவற்றை உள்ளடக்கியது. இது சிக்னல் ADC-யின் உள்ளீட்டு வோல்டேஜ் வரம்பிற்குள் இருப்பதையும், இரைச்சல் மற்றும் குறுக்கீடுகள் குறைக்கப்படுவதையும் உறுதி செய்கிறது. பொதுவான சிக்னல் கண்டிஷனிங் சர்க்யூட்கள் பின்வருமாறு:

• பெருக்கிகள்: ADC-யின் சிக்னல்-டு-நாய்ஸ் விகிதத்தை மேம்படுத்த சிக்னல் வீச்சை அதிகரிக்கவும்.
• வடிகட்டிகள்: தேவையற்ற இரைச்சல் மற்றும் குறுக்கீடுகளை அகற்றவும். உயர் அதிர்வெண் இரைச்சலை அகற்ற லோ-பாஸ் வடிகட்டிகள் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அதேசமயம் குறிப்பிட்ட அதிர்வெண் கூறுகளைத் தனிமைப்படுத்த பேண்ட்-பாஸ் வடிகட்டிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• ஆஃப்செட் சர்க்யூட்கள்: சிக்னல் ADC-யின் உள்ளீட்டு வோல்டேஜ் வரம்பிற்குள் இருப்பதை உறுதிசெய்ய சிக்னலில் ஒரு DC ஆஃப்செட்டைச் சேர்க்கவும்.

கேலிப்ரேஷன் (அளவுத்திருத்தம்)

கேலிப்ரேஷன் என்பது ADC-யின் பரிமாற்றச் செயல்பாட்டில் உள்ள பிழைகளைச் சரிசெய்யும் செயல்முறையாகும். இது பொதுவாக அறியப்பட்ட உள்ளீட்டு வோல்டேஜ்களின் தொடருக்கான ADC-யின் வெளியீட்டை அளவிடுவதன் மூலமும், பின்னர் இந்த அளவீடுகளைப் பயன்படுத்தி ஒரு அளவுத்திருத்த அட்டவணை அல்லது சமன்பாட்டை உருவாக்குவதன் மூலமும் செய்யப்படுகிறது. கேலிப்ரேஷன் ADC-யின் துல்லியத்தை கணிசமாக மேம்படுத்தும். இரண்டு முக்கிய வகை கேலிப்ரேஷன்கள்:

• ஆஃப்செட் கேலிப்ரேஷன்: ஆஃப்செட் பிழையைச் சரிசெய்கிறது, இது உள்ளீட்டு வோல்டேஜ் பூஜ்ஜியமாக இருக்கும்போது சிறந்த வெளியீட்டுக் குறியீட்டிற்கும் உண்மையான வெளியீட்டுக் குறியீட்டிற்கும் உள்ள வேறுபாடாகும்.
• கெயின் கேலிப்ரேஷன்: கெயின் பிழையைச் சரிசெய்கிறது, இது பரிமாற்றச் செயல்பாட்டின் சிறந்த சரிவிற்கும் உண்மையான சரிவிற்கும் உள்ள வேறுபாடாகும்.

ஷீல்டிங் மற்றும் கிரவுண்டிங்

அனலாக் சிக்னல் பாதையில் இரைச்சல் மற்றும் குறுக்கீடுகளைக் குறைக்க சரியான ஷீல்டிங் மற்றும் கிரவுண்டிங் அவசியம். சென்சார்களை ADC-க்கு இணைக்க ஷீல்டட் கேபிள்கள் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும், மேலும் ADC ஒரு பொதுவான கிரவுண்ட் பிளேனுக்கு சரியாக கிரவுண்ட் செய்யப்பட வேண்டும். கிரவுண்டிங் நுட்பங்களுக்கு கவனமாக கவனம் செலுத்துவது கிரவுண்ட் லூப்கள் மற்றும் பிற இரைச்சல் மூலங்களைத் தடுக்க முடியும்.

டிஜிட்டல் ஃபில்டரிங்

டிஜிட்டல் ஃபில்டரிங் மேலும் இரைச்சலைக் குறைக்கவும், ADC-யின் வெளியீட்டின் துல்லியத்தை மேம்படுத்தவும் பயன்படுத்தப்படலாம். பொதுவான டிஜிட்டல் ஃபில்டர்கள் பின்வருமாறு:

• மூவிங் ஆவரேஜ் ஃபில்டர்: தொடர்ச்சியான மாதிரிகளின் தொடரை சராசரியாகக் கணக்கிடும் ஒரு எளிய ஃபில்டர்.
• மீடியன் ஃபில்டர்: ஒவ்வொரு மாதிரியையும் சுற்றியுள்ள மாதிரிகளின் சாளரத்தின் இடைநிலை மதிப்புடன் மாற்றும் ஒரு ஃபில்டர்.
• FIR (Finite Impulse Response) ஃபில்டர்: குறிப்பிட்ட அதிர்வெண் மறுமொழி பண்புகளைக் கொண்டிருக்கும் வகையில் வடிவமைக்கக்கூடிய ஒரு சிக்கலான ஃபில்டர்.
• IIR (Infinite Impulse Response) ஃபில்டர்: கூர்மையான அதிர்வெண் மறுமொழியுடன் ஆனால் அதிக நிலைத்தன்மை கவலைகளுடன் கூடிய மற்றொரு வகை சிக்கலான ஃபில்டர்.

உலகளாவிய போக்குகள் மற்றும் எதிர்கால திசைகள்

பல உலகளாவிய போக்குகள் ADC தொழில்நுட்பம் மற்றும் சென்சார் ஒருங்கிணைப்பில் புதுமைகளைத் தூண்டுகின்றன:

• மினியேட்டரைசேஷன்: சிறிய, அதிக கச்சிதமான சென்சார்களுக்கான தேவை சிறிய ADC-களின் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுக்கிறது.
• குறைந்த மின் நுகர்வு: பேட்டரி மூலம் இயங்கும் சென்சார்களின் அதிகரித்து வரும் பயன்பாடு குறைந்த சக்தி கொண்ட ADC-களின் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுக்கிறது.
• அதிக ரெசல்யூஷன்: மிகவும் துல்லியமான அளவீடுகளுக்கான தேவை உயர் ரெசல்யூஷன் ADC-களின் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுக்கிறது.
• ஒருங்கிணைப்பு: மைக்ரோகண்ட்ரோலர்கள் மற்றும் சென்சார்கள் போன்ற பிற கூறுகளுடன் ADC-களை ஒருங்கிணைப்பது மிகவும் கச்சிதமான மற்றும் திறமையான சென்சார் அமைப்புகளுக்கு வழிவகுக்கிறது. சிஸ்டம்-ஆன்-சிப் (SoC) தீர்வுகள் பெருகிய முறையில் பரவலாகி வருகின்றன.
• எட்ஜ் கம்ப்யூட்டிங்: தரவு செயலாக்கம் மற்றும் பகுப்பாய்வை நேரடியாக சென்சார் முனையில் (எட்ஜ் கம்ப்யூட்டிங்) செய்வதற்கு ஒருங்கிணைந்த செயலாக்க திறன்களைக் கொண்ட ADC-கள் தேவைப்படுகின்றன.
• வயர்லெஸ் சென்சார் நெட்வொர்க்குகள்: வயர்லெஸ் சென்சார் நெட்வொர்க்குகளின் பெருக்கம் குறைந்த சக்தி வயர்லெஸ் தொடர்பு இடைமுகங்களுடன் கூடிய ADC-களின் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுக்கிறது.
• செயற்கை நுண்ணறிவு (AI): சென்சார் அமைப்புகளில் AI மற்றும் இயந்திர கற்றல் அல்காரிதம்களின் ஒருங்கிணைப்பு சிக்கலான தரவு செயலாக்க பணிகளைக் கையாளக்கூடிய ADC-களுக்கான தேவையைத் தூண்டுகிறது.

முடிவுரை

அனலாக்-டு-டிஜிட்டல் மாற்றுதல் என்பது சென்சார்களை டிஜிட்டல் அமைப்புகளில் ஒருங்கிணைக்க உதவும் ஒரு அடிப்படை தொழில்நுட்பமாகும். ADC-யின் கொள்கைகள், நுட்பங்கள் மற்றும் பயன்பாடுகளைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், பொறியாளர்கள் மற்றும் டெவலப்பர்கள் பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளுக்கு பயனுள்ள சென்சார் தீர்வுகளை வடிவமைத்து செயல்படுத்த முடியும். தொழில்நுட்பம் தொடர்ந்து முன்னேறும்போது, சென்சார் அமைப்புகளின் திறன்களை மேலும் மேம்படுத்தும் இன்னும் புதுமையான ADC கட்டமைப்புகள் மற்றும் ஒருங்கிணைப்பு நுட்பங்களைக் காண்போம் என்று எதிர்பார்க்கலாம். இந்த வேகமாக வளர்ந்து வரும் துறையில் வெற்றிபெற உலகளாவிய போக்குகள் மற்றும் சிறந்த நடைமுறைகள் குறித்து அறிந்திருப்பது முக்கியம்.

நீங்கள் ஒரு எளிய வெப்பநிலை சென்சார் அல்லது ஒரு சிக்கலான தொழில்துறை ஆட்டோமேஷன் அமைப்பை வடிவமைத்தாலும், வெற்றிக்கு ADC பற்றிய உறுதியான புரிதல் அவசியம். இந்த வழிகாட்டியில் விவாதிக்கப்பட்ட காரணிகளை கவனமாகக் கருத்தில் கொள்வதன் மூலம், உங்கள் பயன்பாட்டிற்கான சரியான ADC-ஐத் தேர்ந்தெடுத்து, உங்கள் சென்சார் அமைப்பு துல்லியமான மற்றும் நம்பகமான தரவை வழங்குவதை உறுதிசெய்யலாம்.